非晶合金干式變壓器的研究畢業(yè)論文

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　非晶合金干式變壓器的研究</p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文） 任 務(wù) 書</p><p>　　1 . 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：</p><p>　　非晶合金干式節(jié)能變壓器的研究</p><p><b>　　2 . 目的：<

2、;/b></p><p>　　充分應(yīng)用新型導(dǎo)磁材料—非晶態(tài)導(dǎo)磁材料所具有的特殊導(dǎo)電性能和導(dǎo)磁性能，設(shè)計(jì)出的非晶合金變壓器應(yīng)當(dāng)具有較低的空載損耗和較小的空載電流具有理想的節(jié)能效果。設(shè)計(jì)獨(dú)特的變壓器結(jié)構(gòu)，降低材料對應(yīng)力的敏感，降低變壓器的噪聲，解決困擾非晶合金干式變壓器的噪聲難題，設(shè)計(jì)出具有核心技術(shù)及安全、高效、節(jié)能、環(huán)保的新型非晶合金干式變壓器。 </p&g

3、t;<p>　　3 . 應(yīng)完成的項(xiàng)目：</p><p>　　（1） 了解課題背景，掌握非晶合金變壓器的原理，特點(diǎn)、與發(fā)展趨勢 </p><p>　?。?） 完成變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)和繞組的設(shè)計(jì)

4、 </p><p>　?。?） 對變壓器進(jìn)行電磁場分析建立電路模型 </p><p>　　（4） 對變壓器進(jìn)行受力分析 </p>

5、;<p>　?。?） 完成論文 </p><p>　　4 . 參考資料以及說明：</p><p>　　（1） 《電機(jī)學(xué)》 </p><p

6、>　　（2） 《電磁場分析》 </p><p>　?。?） 《工程力學(xué)》 </p><p>　　5 . 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書于2013年4月10日發(fā)出，應(yīng)于2013年6月10日前完成，然后提

7、交答辯。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評語：</p><p>　?。☉?yīng)包括平時(shí)表現(xiàn)、論文質(zhì)量、答辯表現(xiàn)等內(nèi)容） </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）總評成績： </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯負(fù)責(zé)人簽字： </p><p>　　年

8、 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文從非晶合金變壓器的目前背景和發(fā)展概括出發(fā)，隨后闡明了非晶合金變壓器的種類和特點(diǎn)，分析了目前推廣非晶合金變壓器的原因和有利條件，以及存在的阻礙其推廣使用的問題。非晶合金變壓器由于非晶材料的特殊性能，擁有比傳統(tǒng)變壓器低很多的空載損耗和空載電流，這對于節(jié)約能源，響應(yīng)國家的節(jié)能降耗政策是一個(gè)

9、很好的辦法，但同時(shí)非晶合金變壓器在噪音、機(jī)械強(qiáng)度、抗短路能力等方面的問題又阻礙它的推廣使用。</p><p>　　然后介紹了非晶材料的概念和特殊性能，講述了干式變壓器的分類和特點(diǎn)，重點(diǎn)講述了環(huán)氧樹脂澆注型干式變壓器的優(yōu)點(diǎn)，最后討論非晶合金變壓器的節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性，以及非晶合金變壓器和傳統(tǒng)變壓器的不同之處和優(yōu)缺點(diǎn)。</p><p>　　之后對非晶合金干式變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)和繞組進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，其

10、中涉及了絕緣結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)的計(jì)算和確定。</p><p>　　最后單獨(dú)分章討論非晶合金干式變壓器的噪音、機(jī)械強(qiáng)度和抗短路能力方面上的缺點(diǎn)，重點(diǎn)講述應(yīng)該如何改善這幾個(gè)方面的問題。</p><p>　　關(guān)鍵詞：變壓器，非晶合金</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This article

11、 starts from the current background and development of amorphous core transformers, and then set out the type and characteristics of amorphous core transformers , and the reasons why to promote the use of amorphous core

12、transformers and its own favorable conditions and the existence of obstacles. Because of the special performance of amorphous materials, this kind of transformers are much lower than traditional transformer on the no-loa

13、d loss and no-load current, then it is good for </p><p>　　Keyword: transformer, amorphous alloy</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　

14、　AbstractII</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 選題背景1</p><p>　　1.2 本文的主要內(nèi)容2</p><p>　　第二章 非晶合金干式變壓器的概論3</p><p>　　2.1非晶合金的概要3</p>&

15、lt;p>　　2.2非晶合金的制造工藝及特點(diǎn)3</p><p>　　2.2.1非晶合金的制造工藝3</p><p>　　2.2.2非晶合金的主要特點(diǎn)3</p><p>　　2.3干式變壓器的概要4</p><p>　　2.4干式變壓器的應(yīng)用分類和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)4</p><p>　　2.5環(huán)氧樹脂澆注型干式變

16、壓器5</p><p>　　2.6非晶合金干式變壓器的節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性6</p><p>　　2.7 非晶合金變壓器與傳統(tǒng)變壓器不同之處7</p><p>　　第三章 非晶合金干式節(jié)能變壓器的設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1非晶合金干式節(jié)能變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)9</p><p>　　3.2非晶合金干式節(jié)能變壓器的

17、繞組10</p><p>　　3.3絕緣結(jié)構(gòu)12</p><p>　　3.4 非晶合金變壓器主要參數(shù)的確定13</p><p>　　3.4.1磁通密度的取值13</p><p>　　3.4.2工藝系數(shù)的確定13</p><p>　　3.4.3聯(lián)結(jié)組別13</p><p>　　3.4.

18、4鐵心受力13</p><p>　　第四章 非晶合金變壓器的電磁計(jì)算14</p><p>　　4.1 非晶合金變壓器的鐵心計(jì)算14</p><p>　　4.1.1鐵心質(zhì)量計(jì)算：14</p><p>　　4.1.2 空載損耗計(jì)算：14</p><p>　　4.1.3 空載電流計(jì)算15</p>&

19、lt;p>　　4.2 非晶合金變壓器的繞組計(jì)算15</p><p>　　4.2.1繞組型式15</p><p>　　4.2.2電抗電壓降計(jì)算15</p><p><b>　　4.3結(jié)論17</b></p><p>　　第五章 非晶合金干式變壓器的噪聲控制18</p><p>　　5

20、.1 噪音控制概論18</p><p>　　5.2 非晶合金變壓器的降噪措施18</p><p>　　5.2.1改良非晶鐵心本身18</p><p>　　5.2.2在噪聲傳遞路徑采取措施19</p><p>　　5.3 降噪措施效果分析19</p><p><b>　　5.4 總結(jié)20</b

21、></p><p>　　第六章 非晶合金干式變壓器的機(jī)械強(qiáng)度22</p><p>　　第七章 非晶合金干式變壓器的抗短路能力23</p><p>　　7.1抗短路能力概論23</p><p>　　7.2 短路電動(dòng)力分析23</p><p>　　7.2.1輻向電動(dòng)力24</p><p&

22、gt;　　7.2.2 軸向電動(dòng)力24</p><p>　　7.2.3周向電動(dòng)力25</p><p>　　7.3 提高變壓器抗短路能力的方法與措施25</p><p>　　7.3.1 電磁計(jì)算方面25</p><p>　　7.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面26</p><p><b>　　第八章 總結(jié)28<

23、;/b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　致謝30</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 選題背景</b></p><p&g

24、t;　　我國是世界上能源消費(fèi)增長最快的國家之一，同時(shí)也是能源緊缺國家，節(jié)能是我國建設(shè)節(jié)約型社會的一項(xiàng)必不可少的國策。為滿足社會可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的需要，國家發(fā)改委已將非晶合金變壓器列為重點(diǎn)推廣的節(jié)電產(chǎn)品。</p><p>　　非晶合金變壓器可分為油浸式和干式兩種。非晶合金干式變壓器包括環(huán)氧澆注式和敞開式兩種型式，以環(huán)氧澆注型式為多。由于鐵心材料性能和結(jié)構(gòu)上的差異，環(huán)氧澆注非晶合金干式變壓器與普通的環(huán)氧澆注干

25、式變壓器在結(jié)構(gòu)上存在較大差異。非晶合金鐵心為矩形截面，一般為三相四框五柱式結(jié)構(gòu);高低壓繞組相應(yīng)做成矩形，低壓繞組一般為箔繞式，高壓繞組為線繞式、環(huán)氧樹脂澆注結(jié)構(gòu)。作為一種新型的低損耗干式變壓器，非晶合金干式變壓器繼承了傳統(tǒng)干式變壓器的難燃、阻燃、可靠性高和免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。如果能從技術(shù)上解決其噪聲、受力以及成本問題，憑借其良好的節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性，非晶合金干式變壓器將有著廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　非晶合金變壓

26、器用非晶合金材料代替硅鋼片制造變壓器。它與現(xiàn)行S9系列變壓器相比空載損耗下降74％、空載電流下降45％。采用非晶合金取代硅鋼片制作變壓器，關(guān)鍵是兩者的產(chǎn)品價(jià)格是否能相比擬。目前，由于硅鋼片的價(jià)格與非晶合金的價(jià)格相接近，恰是推廣非晶合金變壓器的好時(shí)機(jī)。</p><p>　　當(dāng)前，觸發(fā)非晶合金變壓器在我國大規(guī)模推廣的要素已經(jīng)具備，主要有以下幾個(gè)方面。</p><p>　　1)城市配網(wǎng)投資將快速

27、增長。國家電網(wǎng)公司“十一五”規(guī)劃對31個(gè)主要城市的電網(wǎng)建設(shè)和改造投資總額約為4 600億元，預(yù)計(jì)南方電網(wǎng)公司約為1 500億元，合計(jì)金額將達(dá)到6 000億元，年均投資額在1 200億元。“十一五”期間城市配電網(wǎng)建設(shè)和改造將成為電網(wǎng)投資的重點(diǎn)之一。</p><p>　　2)國家節(jié)能降耗規(guī)劃有利于節(jié)能產(chǎn)品非晶變壓器的推廣。目前，我國能源利用效率僅為33%，比發(fā)達(dá)國家低約10%。國家明確提出“十一五”期末“單位國內(nèi)生產(chǎn)

28、總值能源消耗比‘十五’期末降低20%左右”，因此，對國內(nèi)各行各業(yè)來說，節(jié)能降耗將是一項(xiàng)必須完成的政治任務(wù)。對于耗能大戶電網(wǎng)公司壓力尤其巨大，非晶變壓器的應(yīng)用將成為電網(wǎng)降耗重要手段之一。因此積極采用非晶合金變壓器等節(jié)能型電力設(shè)備和無功補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)降低電網(wǎng)損耗，這一切有利于非晶合金變壓器等節(jié)能型電力設(shè)備大面積的推廣和應(yīng)用。</p><p>　　3)硅鋼片價(jià)格的不斷攀升，給非晶變壓器的推廣應(yīng)用帶來了契機(jī)。以往制約非晶合金

29、變壓器應(yīng)用的主要原因是比價(jià)效應(yīng)，但從2004年開始，由于電力需求的強(qiáng)勁拉動(dòng)，作為變壓器鐵芯的主要材料取向的硅鋼價(jià)格猛漲，這使得相同規(guī)格的硅鋼變壓器與非晶變壓器的市場價(jià)格之比逐步接近。非晶變壓器己經(jīng)具備了替代硅鋼變壓器的價(jià)格優(yōu)勢。</p><p>　　上述3個(gè)方面表明非晶合金變壓器市場需求己經(jīng)啟動(dòng)，并將迅速擴(kuò)大。配電變壓器的需求量保守估計(jì)將保持10%的年增長，非晶合金變壓器所占比例也會逐年增加，至2010年估計(jì)能有

30、10%的配電變壓器將采用非晶合金變壓器。</p><p>　　1.2 本文的主要內(nèi)容</p><p>　　本文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1）非晶合金變壓器的特點(diǎn)</p><p>　　主要介紹非晶合金和非晶合金變壓器的特點(diǎn)和制造工藝，以及非晶合金變壓器與傳統(tǒng)變壓器的不同之處。</p><p>　　

31、2）非晶合金變壓器的設(shè)計(jì)</p><p>　　主要是非晶合金變壓器鐵心和繞組結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，非晶合金變壓器的電磁計(jì)算，以及非晶合金變壓器的主要參數(shù)的確定。</p><p>　　3）非晶合金變壓器關(guān)鍵問題討論</p><p>　　主要是非晶合金變壓器噪音、機(jī)械強(qiáng)度、抗短路能力幾個(gè)方面的討論。</p><p>　　第二章 非晶合金干式變壓器的概論&l

32、t;/p><p>　　2.1非晶合金的概要</p><p>　　自1960年美國麻省理工學(xué)院Duwez教授等發(fā)明用快淬工藝制備Au- Si系非晶態(tài)合金，并于1967年首次制備出Fe- P- C磁性合金以來，由于其獨(dú)特的組織結(jié)構(gòu)、高效的制備工藝、優(yōu)異的材料性能和廣闊的應(yīng)用前景，一直受到材料科學(xué)家和產(chǎn)業(yè)界的特別關(guān)注。</p><p>　　非晶合金是指原子排列不具有長程有序的

33、金屬，它的制備技術(shù)完全不同于傳統(tǒng)方法，而是采用了冷卻速度大約每秒100萬度的快速凝固技術(shù)，從鋼液到薄帶一次成形，與一般冷軋取向硅鋼薄帶制造工藝相比少了許多中間工序，可減少大量的能耗。由于超急冷凝固，在凝固過程中合金中的原子來不及有序排列，所獲得的固態(tài)合金是長程無序結(jié)構(gòu)。與通常情況下金屬材料的原子排列呈周期性和對稱性不同，非晶態(tài)合金不具有長程有序，所以沒有晶態(tài)合金的晶粒、晶界存在。這類材料在微觀結(jié)構(gòu)上完全不同于人類以往所認(rèn)識和使用的金屬。

34、正是這樣特殊的微觀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了其獨(dú)特的磁性能、電性能、機(jī)械性能和耐腐蝕性能。因此，非晶態(tài)合金的快速凝固制備技術(shù)被稱為冶金工藝的一次革命，非晶材料也被稱為冶金材料的一次革命性進(jìn)展。</p><p>　　2.2非晶合金的制造工藝及特點(diǎn)</p><p>　　2.2.1非晶合金的制造工藝</p><p>　　非晶合金是將鐵、硼、硅、鎳和碳（加碳后可提高飽和磁通密度）等為主的材

35、料熔化后，在液態(tài)下以的速度冷卻，從合金液到金屬薄片產(chǎn)品一次成型，其固態(tài)合金沒有晶格、晶界存在，因此，稱為非晶態(tài)合金，亦稱非晶合金（金屬原子都不按晶格排列叫非晶態(tài)）。非晶合金分為鐵基非晶合金、鐵鎳基非晶合金和鈷基非晶合金三大類。</p><p>　　2.2.2非晶合金的主要特點(diǎn)</p><p>　　非晶合金的單位損耗和勵(lì)磁特性大大低于硅鋼片，主要特點(diǎn)有:</p><p&g

36、t;　　(1)非晶合金沒有晶格和晶界存在，因此，其磁化功率小，并具有良好的溫度穩(wěn)定性。由于非晶合金為無取向材料，故可采用直接縫，且可不分級，使制造鐵心的工藝比較簡單。</p><p>　　( 2)非晶合金帶材的厚度為0.02mm～0.03mm,是硅鋼片的1 /10左右。因此，其渦流損耗大大降低。</p><p>　　(3)非晶合金的硬度是硅鋼片的5倍，加工剪切比較困難。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)

37、考慮盡量減少切割量;此外，其表面不太平整，電阻率較高。</p><p>　　( 4)非晶合金對機(jī)械應(yīng)力非常敏感，無論是張應(yīng)力還是彎曲應(yīng)力都會影響其磁性能。在變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需采取特殊的緊固措施，以減少鐵心受力;另外避免采用以鐵心作為主支承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　( 5)非晶合金的磁致伸縮度比硅鋼片高約10％，因此不宜過度夾緊，否則將增大變壓器的噪聲。</p>

38、<p>　　(6)非晶合金退火后的脆性（易碎）也是在變壓器設(shè)計(jì)和制造過程中需考慮的問題。</p><p>　　由非晶合金的上述特點(diǎn)可以知道，采用非晶合金代替硅鋼片來制造變壓器，雖然工藝略復(fù)雜，但可使空載損耗和空載電流大幅下降。</p><p>　　2.3干式變壓器的概要</p><p>　　干式變壓器是我國80年代發(fā)展起來的新產(chǎn)品，這種變壓器不充油，結(jié)構(gòu)緊

39、湊、體積小、重量輕，具有絕緣性能好、難燃、防塵及防潮等特點(diǎn)，能深入電力負(fù)荷中心，特別是適用于高層建筑、機(jī)場、車站、碼頭、工礦企業(yè)及隧道的輸配電，同時(shí)也十分適合組建成套的變電站。</p><p>　　2.4干式變壓器的應(yīng)用分類和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>　　干式變壓器的鐵心和線圈都不浸在任何絕緣的液體中，它一般用于安全防火要求較高的場合。小容量、低電壓的特種變壓器，為了便于制造和維護(hù)，也做成

40、干式。干式變壓器可分為開啟式、密閉式、及塑封式三種：</p><p><b>　?。?）開啟式。</b></p><p>　　最常見的型式，變壓器器身與大氣相通，由空氣散熱，結(jié)構(gòu)簡單，適用于比較干燥而潔凈的室內(nèi)環(huán)境。目前運(yùn)行電壓在15KV以下，空氣自冷式容量可達(dá)1000個(gè)VA左右，更大容量一般用吹風(fēng)冷卻。最大容量也只能達(dá)35KV、10MVA級。</p>

41、<p>　　由于空氣的絕緣強(qiáng)度和散熱性能都比油差，以空氣作絕緣的干式變壓器的有效材料消耗比油浸式為多所以電力變壓器只有在地下鐵道、公共建筑物、車間內(nèi)部等防火要求較高的場所才采用干式變壓器。</p><p>　　以空氣作絕緣的干式變壓器承受沖擊電壓的能力較油浸式差，其使用條件一般限于不和架空線路相連，不會遇到大氣過電壓作用的場合（否則應(yīng)加特殊的防雷保護(hù)，使大氣過電壓的幅值不超過工頻試驗(yàn)電壓幅值）。因此除工

42、頻耐壓外，不再另外要求規(guī)定沖擊強(qiáng)度。</p><p><b>　　（2）密閉式。</b></p><p>　　把變壓器器身封閉在外殼中，與外部大氣不相連通，可用于更為惡劣的環(huán)境，它內(nèi)部充以絕緣和散熱能力都比空氣好的六氟化硫（SF6）氣體。該氣體具有惰性，不燃性、無色、無臭、無毒并且熱穩(wěn)定好。由于密封、散熱條件差，目前主要用于礦用隔爆型變壓器。如充以2～3個(gè)大氣壓的六氟

43、化硫。并加以強(qiáng)迫循環(huán)，則變壓器的絕緣和散熱能力可與油浸式變壓器相比擬，適用于高電壓的產(chǎn)品。目前60KV、70KV，30MVA級的用量增多，275KV、300MVA也在生產(chǎn)。大型的525KV，1500MVA是用低介電子數(shù)壓合板絕緣的。</p><p><b>　?。?）澆注式。</b></p><p>　　是環(huán)氧樹脂或其他樹脂澆注作為主絕緣，全部線圈都用填充玻璃纖維或石

44、英粉的環(huán)氧樹脂包封起來，具有優(yōu)良的電絕緣和機(jī)械強(qiáng)度，耐潮耐粉塵性好，維護(hù)、保養(yǎng)容易。阻燃、防火是它的兩大特色。這種類型的變壓器結(jié)構(gòu)簡單，體積小。</p><p>　　2.5環(huán)氧樹脂澆注型干式變壓器</p><p>　　環(huán)氧樹脂塑封式變壓器具有難燃、自熄、耐塵、耐潮、機(jī)械強(qiáng)度高、體積小、重量輕、損耗低、噪聲小等特點(diǎn)，與油浸式變壓器相比具有安全、經(jīng)濟(jì)、可靠、方便等優(yōu)點(diǎn)。</p>

45、<p>　?。?）難燃性、自熄性。</p><p>　　由于變壓器事故引起火災(zāi)，造成人身傷亡和重大經(jīng)濟(jì)損失事故還是不少的。因人口密集，防火問題就顯得特別重要，為了消除火源，這就要求變壓器本身具有難燃、自熄的特性。隨著新型的環(huán)氧樹脂、硬化劑、增加韌劑、填料等化工材料的迅速發(fā)展和澆注工藝的不斷改進(jìn)和提高，高電壓大容量變壓器線圈采用環(huán)氧樹脂澆注技術(shù)在國內(nèi)日趨成熟。</p><p>&l

46、t;b>　　（2）損耗低。</b></p><p>　　變壓器是電力系統(tǒng)中重要的電器設(shè)備，提高變壓的效率對減少電能的消耗有很大的意義。環(huán)氧樹脂變壓器設(shè)計(jì)以往選用的是優(yōu)質(zhì)冷扎晶粒取向硅鋼片，采用25度角全斜接縫鐵心，不上漆、不退火、鋼帶扎緊等一系列技術(shù)工藝措施，使鐵心損耗大幅度下降。</p><p><b>　?。?）機(jī)械強(qiáng)度高。</b></p&

47、gt;<p>　　正常運(yùn)行的變壓器由于二次側(cè)突然短路，雖然短路的瞬變過程很短，但巨大的沖擊電流所產(chǎn)生的電磁力及線圈的急劇發(fā)熱很可能使變壓器損壞，因此變壓器的結(jié)構(gòu)必須具備承受短路電流沖擊的能力。線圈由于采用環(huán)氧樹脂澆注結(jié)構(gòu)，機(jī)械強(qiáng)度是很高的，能保證變壓器在各種惡劣的條件下正常運(yùn)行。</p><p><b>　?。?）絕緣性能好。</b></p><p>　

48、　由于環(huán)氧樹脂澆注型變壓器具有良好的耐濕性，且繞組經(jīng)過澆注后，與空氣無直接接觸。特性穩(wěn)定，電氣絕緣性能好，在額定電壓下運(yùn)行的變壓器，電壓幅值是一定的，如果因某種原因使其電壓超過額定電壓，電壓起將遭受過電壓的威脅。使用干式變壓器的地方，比如大樓、地鐵、礦井、居民居住區(qū)等等，一般不直接與架空線路相連，因此受大氣過電壓影響比油浸式變壓器要小，其絕緣水平主要考慮操作過電壓。</p><p><b>　?。?）噪

49、聲低。</b></p><p>　　變壓器噪聲主要由硅鋼片的磁勢伸縮引起的，它由兩倍電影頻率和包括高次波分量疊加而成。環(huán)氧樹脂變壓器線圈壓緊，定位采用硅橡膠緩沖結(jié)構(gòu)，線圈在噪音發(fā)生體鐵心柱周圍引起了隔聲壁的作用，從而使變壓器的振動(dòng)和噪聲得到改善。</p><p>　　2.6非晶合金干式變壓器的節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性</p><p>　　非晶合金干式變壓器是以非晶

50、合金作為鐵心材料的新型節(jié)能變壓器。它比用硅鋼片作為鐵心的變壓器空載損耗下降了70%以上，空載電流下降了約80%，是目前節(jié)能效果較理想的配電變壓器。 </p><p>　　下面以順特電氣有限公司2006年共生產(chǎn)了39臺非晶合金干式變壓器論述這個(gè)問題，其公司生產(chǎn)的變壓器損耗值與常規(guī)9型系列產(chǎn)品比較如表2.1所示。</p><p>　　表2.1 SCBH15非晶干變和SCB9普通干變性能比較&l

51、t;/p><p>　　Table 1 Characteristic comparison between SCBH15 amorphous dry-type transformer and SCB9 dry-type transformer</p><p>　　由表1可見，非晶合金干式變壓器的空載損耗和負(fù)載損耗均低于GB20052- 2006《三相配電變壓器能效限定值及節(jié)能評價(jià)值》中所規(guī)定的干

52、式變壓器能效限定值，具有較好的節(jié)能性。通常，變壓器在30年有效周期壽命內(nèi)，變壓器的運(yùn)行成本要高達(dá)制造成本的6～7倍，而能耗是運(yùn)行成本的主要組成部分，變壓器空載損耗和負(fù)載損耗的降低不僅能提高我國電力利用率，降低電力浪費(fèi)，還能為用戶節(jié)省運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　根據(jù)國家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 985-2005《配電變壓器能效技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)導(dǎo)則》提供的總擁有費(fèi)用法TOC，以1000kVA產(chǎn)品為例，單位月

53、容量費(fèi)用為20元//kW，電量電費(fèi)0.65元/kW.h，年最大損耗時(shí)間3400h，負(fù)載率為0.75，運(yùn)用TOC法計(jì)算，非晶合金干式變壓器運(yùn)行一年，電費(fèi)較9型系列干式變壓器低:</p><p>　　C＝[(0.65*8760+20*12)*(1990-572)+</p><p>　　0.75*0.75*(0.65*8760+20*12)*(8610-7945)]</p><

54、;p><b>　　＝8640元</b></p><p>　　而一般干式變壓器的運(yùn)行壽命為30年，這樣就可計(jì)算出非晶合金干式變壓器較常規(guī)9型系列干式變壓器節(jié)省電能410805Kw.h，電費(fèi)259200元，若考慮貼現(xiàn)率為8%，也能節(jié)省電費(fèi)105045元，足以彌補(bǔ)初始投資費(fèi)用差額，并且還可為國家節(jié)約天然煤182t，減少一氧化碳排放400t，一氧化硫排放3.64t，二氧化氮排放2t，具有良好的

55、社會效益。對于農(nóng)村電網(wǎng)和發(fā)展中地區(qū)等負(fù)載率較低的用戶，非晶合金變壓器的節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性更加明顯。</p><p>　　2.7 非晶合金變壓器與傳統(tǒng)變壓器不同之處</p><p>　　(1)非晶合金變壓器鐵心截面為矩形，因此一、二次繞組均加工成帶圓角矩形，從而提高了導(dǎo)線的利用率。與采用多級圓形截面鐵心相比，可節(jié)省鐵心及電磁線材料，并提高油箱內(nèi)的填充率。</p><p>

56、　　(2)非晶合金鐵心的結(jié)構(gòu)可分為疊環(huán)式、單環(huán)式、氣隙分布式、疊片式和搭接式卷鐵心五種。通常鐵心采用搭接式，這是考慮到鐵心受力、鐵心強(qiáng)度、鐵心和繞組的夾緊結(jié)構(gòu)等各類因素的合理選擇。但搭接式有額外的搭接長度，上下重疊，它的接縫如圖2.1所示。搭接式結(jié)構(gòu)的材料利用率較低，同時(shí)鐵軛厚度的增加(E=1.18C～1.25C)也會增大油箱尺寸，增加油重。</p><p>　　(3) 非晶合金變壓器鐵心的總體結(jié)構(gòu)為三相五柱式。

57、由4個(gè)單框卷鐵心如圖1及表1所示組合而成（鐵心均可打開，有利于線圈套裝），有兩個(gè)旁扼可供磁</p><p>　　圖2.1 搭接式卷鐵心</p><p>　　Fig。2.1 Overlap type wound core</p><p>　　A－窗口高度 B－窗口寬度 C－疊厚 D－鐵心寬度 R－窗口圓角（6.4mm）</p><p>　　通中

58、的高次諧波或零序分量流通。當(dāng)變壓器投運(yùn)后，鐵心柱中的奇次諧波能相互抵消，可降低漏抗壓降，改善電流質(zhì)量。</p><p>　　(4)非晶合金變壓器不以非晶合金鐵心為主支承結(jié)構(gòu)件，繞組的壓緊自成體系，以減少繞組和器身對鐵心的壓力。</p><p>　　(5)非晶合金鐵心截面積要比同容量的硅鋼片變壓器鐵心大。這是因?yàn)榉蔷Ш辖饚У墓ぷ鞔琶鼙裙桎撈?。在截面相同的條件下，矩形周長比圓形長，因此，非晶

59、合金變壓器高低壓繞組主空道的周長要比同容量硅鋼片鐵心變壓器長得多。</p><p>　　( 6)在確保標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的絕緣水平下，非晶合金變壓器的主絕緣距離比硅鋼片變壓器小。</p><p>　　(7)非晶合金變壓器的噪聲比硅鋼片鐵心變壓器高6dB～8dB。變壓器的噪聲來源于變壓器的鐵心在交變磁通下磁致伸縮而引起的振動(dòng)。決定噪聲高低的主要因素是鐵心中的磁通密度和鐵心的夾緊程度（在鐵心無受力的情況

60、下）。</p><p>　　(8)由于非晶合金材料的渦流損耗大大降低，其單位損耗僅為硅鋼片的20%～30%。因此，非晶合金變壓器比S9系列變壓器的空載損耗下降74%，空載電流下降45%</p><p>　　(9)非晶合金變壓器的聯(lián)結(jié)組采用Dyn 11，以減少諧波對電網(wǎng)的影響，改善供電質(zhì)量。由于非晶合金變壓器的鐵心都是四框五柱式結(jié)構(gòu)，在YynO聯(lián)結(jié)線的狀態(tài)下，三相不平衡負(fù)載電流會引起三相電壓

61、的嚴(yán)重失衡。</p><p>　　第三章 非晶合金干式節(jié)能變壓器的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1非晶合金干式節(jié)能變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)</p><p>　　非晶合金變壓器的鐵心通常采用三相五柱搭接式卷鐵心結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)比較適合非晶合金卷鐵心的制造工藝及非晶合金材料的特性。它是由四個(gè)單相鐵心組成的，制造工藝簡便。由于繞組內(nèi)部鐵心是由兩部分組成的，兩部分中的磁通不相同，因而

62、，鐵心柱的截面積要相應(yīng)放大15%左右。</p><p>　　非晶合金帶材的加工工藝復(fù)雜，目前帶材規(guī)格只有142mm、170mm和213mm三種寬度且材質(zhì)硬而脆，難以剪切，加工困難，因此非晶合金鐵心均采用長方形截面。</p><p>　　從結(jié)構(gòu)形式上看，將下鐵軛部分設(shè)計(jì)成有交錯(cuò)搭接布置接縫的開口單卷卷鐵心結(jié)構(gòu)，用于非晶合金變壓鐵心結(jié)構(gòu)為最優(yōu)選擇，開口卷鐵心式即鐵心一端是可以打開，這樣可以方便

63、套裝繞組。其主要有三相五柱式卷鐵心(如圖3.1)和三相平面式卷鐵心(如圖3.2)兩種。其中采用三相五柱式較為普遍，通常l0kV , 500kVA及以下的小型配變采用三相五柱結(jié)構(gòu)，容量較大時(shí)由于受到非晶合金帶材寬度的限制，一般采用8個(gè)卷鐵心分前后兩排并聯(lián)疊放在一起，形成較大截面積的鐵心結(jié)構(gòu)，但其實(shí)質(zhì)仍是三相五柱式。采用這種并聯(lián)疊放結(jié)構(gòu)，可使非晶合金鐵心三相配電變壓器單臺容量達(dá)到2500kVA。</p><p>　　

64、圖3.1 三相五柱鐵心</p><p>　　Fig.3.1 Three-phase five-limb core</p><p>　　圖3.2 三相平面式卷鐵心</p><p>　　Fig.3.2 Three-phase phane wound core</p><p>　　在非晶變壓器設(shè)計(jì)中，非晶帶材鐵心的疊片系數(shù)取0.82~0.86，而空

65、載損耗工藝系數(shù)一般取1.4左右較為合適。在鐵心疊加處，厚度系數(shù)國內(nèi)大致有1.25和1.18兩種。其值應(yīng)與非晶合金鐵心生產(chǎn)廠家確定。</p><p>　　針對非晶合金材料受力會引起材料性能上有較大的變化，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)留有足夠的空間和合理的裝配尺寸以保證鐵心不至于受到各種力的影響而導(dǎo)致?lián)p耗增加。</p><p>　　非晶合金鐵心配電變壓器，另一種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是整體器身要保證鐵心不能受力或受力最小

66、，一般硅鋼片變壓器是以鐵心做骨架固定繞組，而非晶合金鐵心恰恰相反是以繞組為骨架將鐵心掛在繞組上，再用夾板固定繞組，這時(shí)的鐵心上端掛在繞組上，考慮到材料的自重，下端應(yīng)落在夾板上，但不可受其他外力，使鐵心處在一個(gè)似掛非掛的狀態(tài)。在結(jié)構(gòu)還需考慮的是由于鐵心截面為矩形，所以繞組受力不如圓形，所以應(yīng)充分考慮繞組的耐短路能力。</p><p>　　3.2非晶合金干式節(jié)能變壓器的繞組結(jié)構(gòu)</p><p>

67、;　　非晶合金變壓器的鐵心采用方形截面，因此非晶合金變壓器的高低壓繞組也相應(yīng)的采用長方形(如圖3)。在設(shè)計(jì)中應(yīng)合理選擇方形繞組的長寬比，以使導(dǎo)線的平均匝長與非晶合金鐵心重量最優(yōu)化，發(fā)達(dá)地區(qū)繞組導(dǎo)線一般選用漆包扁銅線或銅箔來加工。</p><p>　　圖3.3 非晶合金變壓器繞組圖</p><p>　　Fig.3.3 Winding diagram of transformer with a

68、morphous core</p><p>　　非晶合金變壓器繞組的結(jié)構(gòu)形式基本和普通S9或S11型繞組的相同，即高壓采用多層圓筒式，低壓采用雙層、四層圓筒式或箔式繞組結(jié)構(gòu)。在國內(nèi)，考慮到非晶合金鐵心變壓器繞組高次諧波等原因，聯(lián)結(jié)組別一般采用Dynll居多，即高壓繞組為D聯(lián)結(jié)，低壓繞組為YN聯(lián)結(jié)，從而對改善高低繞組電壓波形，降低電力網(wǎng)垃圾都起到很好的作用。</p><p>　　非晶合金鐵心

69、變壓器的高低壓繞組均為方形繞組，在繞制中及繞制成形后要發(fā)生脹包現(xiàn)象，因此從設(shè)計(jì)上應(yīng)對高低壓繞組的尺寸確定合理的偏差，必須確保相同裝配間隙和有效絕緣尺寸。一般的做法是用成形機(jī)壓裝繞組的長軸面以保證相間距離，而把脹出的尺寸趕到非相間方向上去，這樣非相間方向上的輻向尺寸就大。但究竟放大多少，需根據(jù)情況經(jīng)實(shí)踐來確定。</p><p>　　方形繞組繞完后有脹力存在，裝配及裝配完工后可能在繞組層間出現(xiàn)離層而影響裝配質(zhì)量，為避

70、免這種線匝離層后串匝及位置變化，繞組的層間一律使用雙面點(diǎn)膠紙，經(jīng)加壓、加熱、壓裝后形成一個(gè)整體，保證相間尺寸不發(fā)生變形。</p><p>　　為使鐵心和繞組受力互不干擾，繞組壓緊結(jié)構(gòu)自成體系。繞組的夾緊結(jié)構(gòu)如圖3.4所示。非晶合金鐵心與上夾件間應(yīng)留有間隙t。</p><p>　　圖3.4 繞組夾緊結(jié)構(gòu)</p><p>　　Fig.4 Clamp structure

71、of winding</p><p><b>　　t－間隙</b></p><p>　　(1)繞組采用層式或箔式結(jié)構(gòu)，截面為矩形，高低壓繞組組合繞制，采用不浸漆工藝。層間絕緣采用0.08mm網(wǎng)格上膠紙，以提高抗短路強(qiáng)度及控制輻向尺寸，首末層各加一張點(diǎn)膠紙。</p><p>　　高低壓繞組均采用軟端圈，繞組外表面分別采用緊縮帶和半干無緯玻璃粘帶，

72、以保證繞組表面完好和機(jī)械強(qiáng)度。</p><p>　　(2)高低壓繞組間，高壓繞組自身及低壓繞組自身均采用瓦楞紙板加圓撐條或者撐條做油道，如圖3.5所示。其放置方法如圖3.6所示。</p><p><b>　　圖3.5 撐條</b></p><p>　　Fig.6 Axial strip</p><p>　　h－繞組高 a

73、－油道高</p><p>　?。╝）瓦楞紙板油道 （b）撐條油道</p><p><b>　　圖3.6 繞組油道</b></p><p>　　Fig.3.6 Oil duct of winding</p><p>　　(3)高低壓繞組統(tǒng)繞，紙筒為軟紙筒。繞組長邊輻向尺寸誤差較大，這是因?yàn)閷娱g有反作用力的作用

74、，只靠手拉導(dǎo)線繞制繞組會成橢圓形，因此，導(dǎo)線受一定的牽引力和正壓力(可使用導(dǎo)線拉緊器)，盡量減小疊繞系數(shù)。即使繞后繞組略成橢圓形，但因采用網(wǎng)格點(diǎn)膠紙作層間絕緣，再經(jīng)加壓整形和加熱粘合固化定型，同樣可以達(dá)到圖樣要求。</p><p><b>　　3.3絕緣結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　非晶合金鐵心變壓器的高低壓繞組是矩形繞組，因?yàn)槔@組在加工完成后加熱整形過程中，點(diǎn)膠

75、紙能夠有效地保證整形尺寸不發(fā)生回彈，所以繞組層間絕緣較常用0.08雙面點(diǎn)膠紙。</p><p>　　繞組的一、二次之間的主空油道絕緣及高壓、低壓層間油道絕緣一般采用絕緣紙板條(木條)粘在點(diǎn)膠紙上的形式，并按設(shè)計(jì)要求確定其大小尺寸。</p><p>　　繞組端絕緣一般采用0.5或1.0紙板條制作，在繞組繞制過程中用膠帶粘在繞組導(dǎo)線上，用以降低繞組的輻向裕度。其它方面形式基本同于普通S9或S1

76、1型繞織結(jié)構(gòu)的絕緣形式。</p><p>　　3.4 非晶合金變壓器主要參數(shù)的確定</p><p>　　3.4.1磁通密度的取值</p><p>　　三相五柱式卷鐵心在勵(lì)磁時(shí)，磁通流經(jīng)4個(gè)鐵心框，有不對稱分布現(xiàn)象存在。這使某些局部磁通由于受不對稱分布產(chǎn)生的高次諧波疊加的影響而發(fā)生畸變，從而引起局部磁感應(yīng)超飽和，導(dǎo)致?lián)p耗增加。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，磁通密度不宜選得過高，單相

77、變壓器一般取1.3T～1.4T;三相變壓器一般取1.25T~1.35T。</p><p>　　3.4.2工藝系數(shù)的確定</p><p>　　在變壓器制造過程中，4個(gè)鐵心框在繞組裝配時(shí)，經(jīng)過打開鐵心接縫、套裝繞組、再合上接縫以及壓緊繞組等工序，這樣就使鐵心受到力的作用，從而造成裝配后的空載損耗比裸鐵心時(shí)有所增加。因此在設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮這個(gè)增加值，理論上用工藝系數(shù)來表示。該系數(shù)同鐵心與繞組的組合

78、方式、操作工人的經(jīng)驗(yàn)和技能等諸多因素有關(guān)，一般取=1.08～1.15。</p><p><b>　　3.4.3聯(lián)結(jié)組別</b></p><p>　　當(dāng)非晶合金變壓器鐵心采用四框五柱式結(jié)構(gòu)時(shí)，有兩個(gè)旁扼可供磁通中的高次諧波或零序分量流通，因此，YynO聯(lián)結(jié)法是不合適的，應(yīng)采用Dyn 11聯(lián)結(jié)法。因?yàn)榍罢咭自斐衫@組過電壓，絕緣相對不安全，亦會使損耗增加，而后者則相反。&l

79、t;/p><p><b>　　3.4.4。</b></p><p>　　第四章 非晶合金變壓器的電磁計(jì)算</p><p>　　4.1 非晶合金變壓器的鐵心計(jì)算</p><p>　　鐵心材料采用具有軟磁特性的非晶合金帶材為鐵心材料。</p><p>　　(1)鐵心尺寸可根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行定制，但最大片寬應(yīng)

80、盡量控制在217mm以下。</p><p>　　(2)鐵心填充系數(shù)在0.84～0.86范圍之間。</p><p>　　(3)鐵心通常采用搭接式卷鐵心，三相五柱式結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　(4)密度</b></p><p>　　(5)單位質(zhì)量損耗在1.3T(50Hz)時(shí)， o</p><p&g

81、t;　　(6)飽和磁感應(yīng)密度Bs1.5T，設(shè)計(jì)時(shí)工作磁通密取1.25 T～l .35 T。</p><p>　　4.1.1鐵心質(zhì)量計(jì)算：</p><p>　　可根據(jù)設(shè)計(jì)需要按下式計(jì)算：</p><p>　　式中A、B、C、D——鐵心尺寸，mm</p><p>　　——鐵心填充系數(shù)，取0.84 0.86</p><p>

82、　　——鐵心質(zhì)量, kg</p><p><b>　　——非晶合金密度，</b></p><p>　　4.1.2 空載損耗計(jì)算：</p><p><b>　　可根據(jù)下式計(jì)算：</b></p><p>　　式中——空載損耗附加工藝系數(shù)，取1.08～1.15</p><p>　　

83、——單位質(zhì)量的損耗，W /kg</p><p>　　4.1.3 空載電流計(jì)算</p><p>　　空載電流計(jì)算主要是空載電流無功分量的計(jì)算，</p><p><b>　　即</b></p><p>　　式中——單位質(zhì)量的勵(lì)磁容量(按心柱磁密查得)，VA/kg</p><p>　　——單位面積的接縫

84、勵(lì)磁容量(按鐵軛磁密查得)，VA/cm</p><p>　　——接縫數(shù)，取n=4</p><p>　　——心柱有效截而，Ae=A}/2,其中A為心柱有效截而積，cm</p><p>　　——額定容量,kVA</p><p>　　4.2 非晶合金變壓器的繞組計(jì)算</p><p>　　高低壓繞組均采用無氧銅繞制。導(dǎo)線材質(zhì)：

85、以下的采用QQ- 2高強(qiáng)度縮醛漆包圓線，其余采用ZB- 0.45紙包銅扁線。</p><p><b>　　4.2.1繞組型式</b></p><p>　　(1)容量為30kVA～250kVA、高壓為6kV～10kV的低壓0.4kV繞組，采用雙層或四層層式帶圓角矩形結(jié)構(gòu);</p><p>　　(2)容量為315kVA～1 600kVA、高壓為6k

86、V ～10kV的低壓0.4kV繞組，采用帶圓角矩形箔式結(jié)構(gòu)；</p><p>　　(3)容量為30kVA～l 600kVA、高壓為6kV～10kV的高壓繞組，采用多層層式帶圓角矩形結(jié)構(gòu)。</p><p>　　4.2.2電抗電壓降計(jì)算</p><p>　　非晶合金變壓器的鐵心截面是矩形，而繞組的橫截面是一個(gè)帶圓角的矩形，如圖4.2所示。在計(jì)算電抗電壓降時(shí)，可以用一個(gè)周

87、長相等的等效圓形鐵心來代替實(shí)際存在的矩形鐵心，即Ro=C+D( Ro為等效半徑)。對于箔式繞組，這樣的代換亦同樣成立。</p><p>　　計(jì)算電抗電壓降的關(guān)鍵在于計(jì)算漏磁等效面積</p><p><b>　　，</b></p><p>　　式中，——高壓繞組額定匝數(shù)及高壓繞組油道外的額定匝數(shù)，匝</p><p>　　，

88、——低壓繞組輻向尺寸，cm</p><p>　　， ——高壓繞組輻向尺寸，cm</p><p>　　， ——高低壓繞組內(nèi)的油道，cm</p><p>　　——主空道寬度，cm</p><p>　　——低壓繞組等效半徑，cm</p><p>　　，，——高壓繞組等效半徑，cm</p><p>　

89、　——主空道等效半徑，cm</p><p>　　，——低壓繞組油道內(nèi)外的匝數(shù)，匝</p><p>　　圖4.2 矩形繞組截面及等效半徑</p><p>　　這樣計(jì)算電抗電壓降，便可用現(xiàn)有的圓形繞組計(jì)算公式。在其它計(jì)算中，依然用上式及圖4.2所示的等效半徑。</p><p><b>　　4.3結(jié)論</b></p>

90、;<p>　　利用上述的計(jì)算方法，對某種鐵心尺寸的非晶合金變壓器進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以計(jì)算出相應(yīng)規(guī)格的相關(guān)數(shù)據(jù)。</p><p>　　第五章 非晶合金干式變壓器的噪聲控制</p><p>　　5.1 噪音控制概論</p><p>　　由于非晶合金材料的特殊性，非晶合金的磁致伸縮程度比硅鋼片高約10%，因此非晶合金鐵心變壓器的噪聲比同容量硅鋼片鐵心變壓器高，這是

91、非晶合金的一個(gè)比較重要的缺點(diǎn)，所以這里對這個(gè)問題進(jìn)行論述。</p><p>　　非晶合金鐵心組合式變壓器噪聲的主要來源是非晶鐵心的振動(dòng)，即鐵心的磁致伸縮。非晶箱變中采用了四框五柱式的卷鐵心結(jié)構(gòu)，由于非晶合金材料對機(jī)械應(yīng)力非常敏感，無論是張應(yīng)力還是彎曲應(yīng)力都會影響其磁性能。因此，在變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方而應(yīng)考慮盡量減少鐵心受力，非晶鐵心不能用夾件過分壓緊，這樣由磁致伸縮引起的非晶鐵心振動(dòng)所受的約束就比較小。</p&

92、gt;<p>　　非晶鐵心產(chǎn)生的振動(dòng)通過兩種途徑傳遞至油箱:一是通過線圈、夾件和油箱的機(jī)械聯(lián)接傳遞;一是通過聲波在油液中的傳遞。油箱的振動(dòng)產(chǎn)生向外輻射的噪聲。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB /T 10088- 2004（6～220kV級變壓器聲級）標(biāo)準(zhǔn)中明確表示:“本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的聲級限值不適用于非晶合金鐵心變壓器，非晶合金鐵心變壓器的聲級限值由制造單位與用戶協(xié)商確定”。目前，國家標(biāo)準(zhǔn)還沒有對非晶合金變壓器的噪聲作出明確規(guī)定。根據(jù)市場和客戶反饋

93、分析，2500kVA以下非晶合金干式變壓器聲壓級必須控制在65 dB（A）以下。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，如果非晶合金干式變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，就能將非晶合金干式變壓器噪聲控制在理想的范圍內(nèi)。</p><p>　　5.2 非晶合金變壓器的降噪措施</p><p>　　針對噪聲產(chǎn)生的根源，可以從鐵心和噪聲傳遞途徑兩個(gè)方面采取措施，具體方法如下:</p><p>　　5.2.1改

94、良非晶鐵心本身</p><p><b>　?。?）鐵心柱綁扎;</b></p><p>　?。?）鐵心搭接頭粘貼緊固;</p><p>　?。?）鐵心涂環(huán)氧與噴涂3M膠的比較;</p><p>　?。?）線圈高度方向壓緊定位處理;</p><p>　?。?）鐵心框間間隙處理;</p>

95、<p>　?。?）非品鐵心疊厚與重量的控制;</p><p><b>　?。?）降低磁密;</b></p><p>　　5.2.2在噪聲傳遞路徑采取措施</p><p>　?。?）鐵心下軛用膠墊支撐;</p><p>　　（2）器身與箱底間墊防振墊;</p><p>　?。?）三相線圈

96、長軸方向與鐵心間的間隙處理</p><p>　?。?）油箱加隔音鋼板;</p><p>　?。?）油箱與散熱片加強(qiáng);</p><p>　?。?）器身夾件與導(dǎo)板防振處理;</p><p>　　（7）線圈底部與托板間吸振處理;</p><p>　?。?）箱變底部墊安裝橡膠墊。</p><p>　　5

97、.3 降噪措施效果分析</p><p><b>　?。?）鐵心柱綁扎</b></p><p>　　采用熱收縮帶在器身裝配前，將鐵心柱兩側(cè)進(jìn)行綁扎，待器身進(jìn)烘房烘焙后，熱縮帶加熱收縮后，綁緊鐵心從而抑制鐵心的振動(dòng)，有利于降低噪聲，此方法成本增加值小，效果較好，但操作比較復(fù)雜。</p><p>　?。?）鐵心搭接頭粘貼緊固</p>&

98、lt;p>　　待鐵心開口端搭接完成后，用粘帶將鐵心搭接軛部粘扎成一個(gè)整體，可加強(qiáng)搭接頭的堅(jiān)固，有利于降低噪聲，成本幾乎不增加，但操作比較復(fù)雜。</p><p>　?。?）鐵心環(huán)氧涂層與噴涂3M膠的比較</p><p>　　試驗(yàn)證明，鐵心涂層采用3M膠優(yōu)于涂環(huán)氧，而成本沒有變化。</p><p>　?。?）線圈高度方向壓緊定位處理</p><

99、p>　　在線圈與夾件間在垂直方向上增加支板和壓釘，給線圈以預(yù)緊力。實(shí)際降噪效果不明顯，可能有利于降低離散性，但成本增加值較大，須增加壓釘結(jié)構(gòu)，支撐膠木板等，轉(zhuǎn)配工時(shí)增加較多。</p><p>　?。?）鐵心框間間隙處理</p><p>　　在鐵心框間插入紙板，減小鐵心可能的位移，有利于降低噪聲離散度，成本幾乎沒有增加。</p><p>　?。?）非晶鐵心疊厚與

100、重量的控制</p><p>　　將鐵心疊厚從原來的負(fù)公差更改為正公差，鐵心重量設(shè)定下限，從而保證了產(chǎn)品的實(shí)際運(yùn)行磁密不高于設(shè)計(jì)磁密，有利于控制鐵心噪聲和降低離散度。成本不變或略有增加。</p><p><b>　?。?）降低磁密</b></p><p>　　降低磁密的降噪效果比較顯著，800KVA樣機(jī)中，磁密降低0.16T，結(jié)合其他措施，噪聲可

101、下降12dB左右。但成本上升很快，以800kVA箱變?yōu)槔?，每臺增加成本約1萬元。</p><p>　　（8）鐵心下軛用橡膠墊支撐</p><p>　　器身裝配前，在鐵心軛(搭接頭)與下夾件之間的空隙部位填塞橡膠墊，過盈量約4mm，以使鐵心軛受到彈性支撐。本措施增加了一塊較大面積的橡膠墊，成本有所增加，據(jù)實(shí)測效果，噪聲不但不降，反而略有升高。</p><p>　?。?

102、）器身與箱底間墊防振墊</p><p>　　在器身夾件下與油箱底板間墊24mm厚防振墊，隔振效果十分良好，按實(shí)測比較，約可降2～3dB，但成本增加較大。</p><p>　?。?0）三相線圈長軸方向與鐵心間的間隙處理</p><p>　　在二相線圈長軸方向與鐵心間的間隙中插入紙板撐緊，減小鐵心與線圈間可能的相互移位，有利于降低噪聲和噪聲離散性，成本增加極小。<

103、/p><p>　　（11）油箱加隔音鋼板</p><p>　　在油箱中后壁部位安裝1塊2mm厚的隔音鋼板，效果較好，可降噪1～2dB左右。</p><p>　　（12）油箱與散熱片加強(qiáng)</p><p>　　將散熱器的各散熱片與油箱焊接連成一體，可減小散熱片的振動(dòng)有利于降噪，該措施幾乎不增加成本。</p><p>　?。?3

104、）器身夾件與導(dǎo)板防振處理</p><p>　　在器身夾件和油箱導(dǎo)板的連接處加裝減振橡膠墊，將原來的剛性連接改為柔性連接，可改變振動(dòng)傳遞的頻率，增加阻尼量，有利于降低噪聲值，此法增加成本不多(增加2塊小面積橡膠墊)，但效果較好。</p><p>　?。?4）線圈底部與托板間隔振處理</p><p>　　在線圈底部與夾件托板間加隔振橡膠墊，可抑制線圈的振動(dòng)強(qiáng)度，但效果不

105、明顯。</p><p>　?。?5）箱變底部墊安裝橡膠墊</p><p>　　在箱變底腳與安裝平臺間墊隔振墊。實(shí)際對比試驗(yàn)表明，在箱底平臺保持平整的前提下，加設(shè)5mm厚隔振墊，降噪效果不明顯。本措施的缺點(diǎn)是成本增加較大，產(chǎn)品安裝難度提高。</p><p><b>　　5.4 總結(jié)</b></p><p>　　根據(jù)對多次試

106、驗(yàn)結(jié)果的分析，按各項(xiàng)降噪措施所花費(fèi)的成本和獲得的實(shí)際降噪效果，經(jīng)評級后列于表1(評級的標(biāo)準(zhǔn)是將花費(fèi)成本分為大、中、小、無四級，將降噪效果分為優(yōu)、中、小、差四級，工藝性分簡、繁一級，其中花費(fèi)成本除材料成本外，也考慮了增加的工時(shí)。</p><p>　　表5.1 不同降噪措施的比較</p><p>　　從表5.1可以看出，綜合成本、工藝及降噪效果等各種因素，采取器身與箱底間墊防振墊，鐵心涂3M膠

107、，非品鐵心疊厚與重量的控制，降低磁密，油箱加隔音鋼板或器身夾件與導(dǎo)板防振處理等措施比較合理，因此可據(jù)實(shí)際情況選擇采取這些措施，以達(dá)到良好的降噪效果。</p><p>　　第六章 非晶合金干式變壓器的機(jī)械強(qiáng)度</p><p>　　非晶合金干式變壓器在結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)干式變壓器差異較大。由于非晶合金鐵心受外加應(yīng)力后，損耗會增加60%左右，噪聲也隨之增大，嚴(yán)重影響其性能。因此，非晶合金鐵心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不

108、同于傳統(tǒng)干式變壓器的鐵心主支撐結(jié)構(gòu)，為避免非晶合金鐵心受力，非晶合金干式變壓器的鐵心懸掛在繞組上，高壓繞組為環(huán)氧澆注剛體結(jié)構(gòu)，其軸向的機(jī)械強(qiáng)度很高，足以“托起”非晶合金鐵心，繞組通過墊塊承重于下夾件上。此外，由于非晶合金鐵心采用三相五柱式結(jié)構(gòu)，決定了變壓器的長度較大?？紤]到吊板的跨度過大使起吊時(shí)吊繩的橫向拉力很大引起吊板變形，因此，一般設(shè)計(jì)是通過吊拉上夾件，側(cè)夾件連接上下夾件。所以，上、下夾件的承受強(qiáng)度是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。</p&g

109、t;<p>　　非晶合金干式變壓器采用框架式結(jié)構(gòu)，整體框架和連接框架兩種型式。一般來說，框架有非晶合金干式變壓器，多采用連接框架，這樣有利于控制裝配誤差。夾件通常設(shè)計(jì)成外翻形的“且”結(jié)構(gòu)。以下夾件為例分析其受力情況。</p><p>　　繞組通過12個(gè)墊塊壓在下夾件上，每側(cè)6個(gè)受力點(diǎn)G，如圖2所示，G為變壓器木體所受重力的1/6。下夾件承受應(yīng)力計(jì)算如下:</p><p>&l

110、t;b>　　，Pa</b></p><p>　　式中 T——折彎鋼板承受的最大彎矩，N.m</p><p>　　G——墊塊承受力，N</p><p>　　、、 ——墊塊放置位置，m</p><p>　　——夾件的抗彎系數(shù)，</p><p>　　D——折彎鋼板的厚度，m</p><p

111、>　　H——折彎鋼板的高度，m</p><p>　　W——折彎鋼板的寬度，m</p><p>　　圖1 下夾件受力分析</p><p>　　Fig.1 Forced analysis of lower clamp</p><p>　　根據(jù)上式計(jì)算出下夾件承受最大應(yīng)力小于鋼材Q235的許用應(yīng)力[](160MPVa)，從而合理選取折彎鋼板的

112、厚度d、高度H和寬度W。</p><p>　　第七章 非晶合金干式變壓器的抗短路能力</p><p>　　7.1抗短路能力概論</p><p>　　抗短路能力是變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要問題。非晶合金干式變壓器繞組是矩形結(jié)構(gòu)，受力不及圓形繞組均勻，承受短路電動(dòng)力時(shí)容易變形，如下圖所示，而且非晶合金干式變壓器采用的是繞組軸向承重結(jié)構(gòu)。這樣，矩形繞組的軸向和徑向所承受短

113、路電動(dòng)力的考驗(yàn)要比圓形繞組嚴(yán)酷。</p><p>　?。╝）圓形低壓繞組 （b）矩形低壓繞組</p><p>　　圖7.1 低壓繞組受力分析</p><p>　　Fig.7.1 Forced anlaysis of LV winding</p><p>　　通過墊塊將繞組軸向壓緊在上下夾件中，高壓繞組為環(huán)氧樹脂澆注剛體結(jié)構(gòu)，足以

114、承受鐵心質(zhì)量和短路時(shí)產(chǎn)生的軸向電動(dòng)力。低壓繞組為銅箔繞制，烘爐固化，剛性不如樹脂澆注。因此，矩形繞組在承受短路電動(dòng)力時(shí)，長軸方向的徑向變形最為嚴(yán)重。</p><p>　　因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免低壓矩形繞組長軸與短軸差別過大。在裝配過程中，可以在長軸與短軸方向加墊支撐墊塊，以增加其強(qiáng)度。</p><p>　　7.2 短路電動(dòng)力分析</p><p>　　運(yùn)行中的變壓器繞組導(dǎo)

115、線作為載流體處在強(qiáng)電場和漏磁場中，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，繞組導(dǎo)線要承受電動(dòng)力作用。在正常工作情況下電動(dòng)力并不太大，但當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，因繞組中電流劇增，短路電動(dòng)力將劇增至正常工作時(shí)的幾倍甚至幾十倍，變壓器容量越大短路電動(dòng)力越大。如此大的短路電動(dòng)力作用在變壓器上，盡管這種暫態(tài)運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間很短，但如果沒有足夠的抗短路能力變壓器將會損壞。研究如何提高變壓器抗短路能力，首先要分析短路電動(dòng)力對變壓器的作用情況。變壓器承受的短路電動(dòng)力可歸結(jié)為：輻向電